专利名称：弹跳机器人的弹跳机构的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种能对弹性势能进行储存和瞬间释放的机构，尤其是--种应 用于弹跳机器人的弹跳机构。
二背景技术：
随着机器人技术的不断发展，在面对恶劣的环境和复杂的地形时，运用机器 人的弹跳功能来增强其地形适应和自主运动的能力，是近年来发展较快的一种机 器人技术。目前，弹跳机器人的主要构建方法可以归结为三类， 一类是仿生机构， 另一类是利用特殊能源爆炸产生的爆炸力来实现弹跳，第三类是利用简单的机构 产生弹力。第一类构建方法的动力学模型及其分析算法一般比较复杂，实现起来 相对比较困难；第二类构建方法的弹跳动力来源于特殊能源，其大大增加了弹跳 机器人的硬件成本，且受气缸体积的限制，此类弹跳机器人无法实现长期的野外 工作。目前，在采用第三类构建方法来实现弹跳功能的机器人中，大部分所采用 弹性装置的体积都比较大，无法实现弹跳机器人的微型化。本实用新型采用不完 全齿轮结构，通过钢丝绳拉动弹性钢片来实现弹性势能的储存与释放，结构简单， 体积小，减少了弹跳机器人的成本。
三、 技术内容
技术问题本实用新型提供了一种应用于弹跳机器人的弹跳机构，该装置结 构简单，实现了弹性势能的储存和瞬间释放，易于控制，成本低廉。
技术方案 一种弹跳机器人的弹跳机构，由弹性组件和固定组件组成。弹性 组件包括弹性钢片和弹性接触球，弹性接触球固定于弹性钢片的下侧。固定组件 包括传动机构、导向滑轮机构、钢丝绳和外壳。传动机构包括舵机、相互啮合的 不完全齿轮和齿轮、传动轴以及绞盘，舵机通过舵机固定板固定于外壳的内侧， 不完全齿轮固定于舵机的输出转轴上，齿轮固定于传动轴上，绞盘通过紧固螺母 固定于传动轴上且位于齿轮的一侧。导向滑轮机构包括滑轮、轴、固定板、弹性 挡圈，导向滑轮机构通过其固定板固定于外壳的内侧，滑轮的轴向位置由轴的轴 肩与弹性挡圈固定。所述钢丝绳的一端与绞盘相连，另一端与弹性钢片相连，且 钢丝绳位于滑轮的轮槽之中，钢丝绳在导向滑轮机构的导向作用下将绞盘与弹性 钢片连为一体。本实用新型是由舵机通过齿轮啮合带动传动轴转动，实现绞盘的转动，使钢 丝绳绕绞盘收紧，拉动弹性钢片，使其弯曲变形，从而实现弹跳机器人弹性势能 的储存。当舵机转动到一定角度时，不完全齿轮与齿轮释放，使得钢丝绳松弛， 从而使弹性钢片在瞬间释放弹性势能。
有益效果(l)本实用新型巧妙地将其中一个齿轮设计为不完全齿轮，轻松 的实现了齿轮机构的啮合与自然释放，从而实现弹性势能的储存与瞬间释放。本 实用新型中利用舵机带动齿轮机构，通过传动轴，绞盘，钢丝绳，在滑轮装置的 导向作用下，来实现弹性钢片弹性势能的储存与瞬间释放，结构简单，避免了其 他弹跳机构中较为复杂的装置，如锁定装置、触发装置、平衡机构和矫正机构等。
(2)与其他弹跳机构相比较，本实用新型装置的动力学模型及分析算法简单， 避免了建立如仿生弹跳机构中的脚掌、小腿、大腿、躯干和脚趾等此类复杂的运 动学模型，同时也就简化了该机构的分析与控制算法。本实用新型装置易于控制， 本实用新型采用非连续控制，在弹跳过程中不加以控制，在该装置落地以后再进 行控制调整，这样就能够避免其他弹跳机构中复杂的非线性和动态过程控制，减 少了弹跳机器人的软硬件成本。
四
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图2是本实用新型实施例的内部结构示意图。
图3是本实用新型实施例的传动机构示意图。
图4是本实用新型实施例的导向滑轮机构示意图。
图5是本实用新型实施例的齿轮啮合示意图。
五、 具体实施方案
参照图1、图2、图3、图4， 一种弹跳机器人的弹跳机构，由弹性组件1 和固定组件2组成。弹性组件1包括弹性钢片101和弹性接触球102，弹性接触 球102固定于弹性钢片101的下侧。固定组件2包括传动机构203、导向滑轮机 构204、钢丝绳205和外壳206，传动机构包括舵机2031 、相互啮合的不完全齿 轮2033和齿轮2034、传动轴2035以及绞盘2036，舵机2031通过舵机固定板 2032固定于外壳206的内侧261，不完全齿轮2033固定于舵机2031的输出转轴 上，齿轮2034固定于传动轴2035上，绞盘2036通过紧固螺母2037固定于传动 轴2035上且位于齿轮2034的一侧，导向滑轮机构204包括滑轮2041、轴2042、 固定板2043、弹性挡圈2044，导向滑轮机构204通过其固定板2043固定于外壳206的内侧261，滑轮2041的轴向位置由轴2042的轴肩与弹性挡圈2045固定， 所述钢丝绳205的一端与绞盘2036相连，另一端与弹性钢片101相连，且钢丝 绳205位于滑轮2041的轮槽之中。该实用新型装置中的弹性接触球102设在弹 性钢片101的末端。
下面参照附图，对本实用新型的具体实施方案做出更为详细地说明
参照图l， 一种弹跳机器人的弹跳机构，由弹性组件1和固定组件2组成。 弹性组件1由弹性钢片101和弹性接触球102组成，弹性接触球102固定于弹性 钢片101的下侧，使弹性钢片101在释放弹性势能时为一点着地。参照图l、图 2，固定组件2包括传动机构203、导向滑轮机构204、钢丝绳205和外壳206。 参照图3，传动机构包括舵机2031、不完全齿轮2033、齿轮2034、传动轴2035 以及绞盘2036，舵机2031通过舵机固定板2032固定于外壳206的内侧261，不 完全齿轮2033固定于舵机2031的输出转轴上，齿轮2034固定于传动轴2035 上，绞盘2036通过紧固螺母2037固定于传动轴2035上且位于齿轮2034的一侧。 参照图4，导向滑轮机构包括滑轮2041、轴2042、固定板2043、弹性挡圈2044， 导向滑轮机构通过其固定板2043固定于外壳206的内侧261，滑轮2041的轴向 位置由轴2042的轴肩与弹性挡圈2045固定。钢丝绳205的一端与绞盘2036相 连，另一端与弹性钢片101相连，钢丝绳205在导向滑轮机构204的导向作用下， 将绞盘2036与弹性钢片101连为一体。
在本实施例中，舵机2031通过不完全齿轮2033与齿轮2034的啮合，带动 传动轴2035转动，从而实现绞盘2036的转动，使得钢丝绳205在导向滑轮机构 204的导向作用下拉动弹性钢片101，使其弯曲变形，实现弹性势能的储存。当 舵机2031转动到一定角度时，不完全齿轮2033与齿轮2034释放，使得钢丝绳 205松弛，从而使弹性钢片101在瞬间释放弹性势能。
在本实施例中，舵机2031输出轴的转动范围为0-180度，参照图5，当其 从0度转动到175度的过程中，不完全齿轮2033与齿轮2034啮合，此时整个装 置处于弹性势能的储存状态。当其从175度转动到180度的过程中，不完全齿轮 2033与齿轮2034释放，齿轮2034处于无约束状态，使得钢丝绳205松弛，弹 性钢片101释放弹性势能。当舵机2031输出轴反转时，在-180度到-175度的过 程中，不完全齿轮2033与齿轮2034仍处于释放状态，在-175度到0度的过程 中，不完全齿轮2033与齿轮2034啮合，带动钢丝绳205绕绞盘2036收紧，使 弹性钢片101弯曲变形，达到储存弹性势能的目的。
权利要求1、一种弹跳机器人的弹跳机构，由弹性组件(1)和固定组件(2)组成，弹性组件(1)包括弹性钢片(101)和弹性接触球(102)，弹性接触球(102)固定于弹性钢片(101)的下侧，其特征在于固定组件(2)包括传动机构(203)、导向滑轮机构(204)、钢丝绳(205)和外壳(206)，传动机构包括舵机(2031)、相互啮合的不完全齿轮(2033)和齿轮(2034)、传动轴(2035)以及绞盘(2036)，舵机(2031)通过舵机固定板(2032)固定于外壳(206)的内侧(261)，不完全齿轮(2033)固定于舵机(2031)的输出转轴上，齿轮(2034)固定于传动轴(2035)上，绞盘(2036)通过紧固螺母(2037)固定于传动轴(2035)上且位于齿轮(2034)的一侧，导向滑轮机构(204)包括滑轮(2041)、轴(2042)、固定板(2043)、弹性挡圈(2044)，导向滑轮机构(204)通过其固定板(2043)固定于外壳(206)的内侧(261)，滑轮(2041)的轴向位置由轴(2042)的轴肩与弹性挡圈(2045)固定，所述钢丝绳(205)的一端与绞盘(2036)相连，另一端与弹性钢片(101)相连，且钢丝绳(205)位于滑轮(2041)的轮槽之中。
2、 根据权利要求1所述的弹跳机器人的弹跳机构，其特征在于所述的弹性 接触球(102)设在弹性钢片(101)的末端。
专利摘要本实用新型公开了一种弹跳机器人的弹跳机构，由弹性组件和固定组件组成，弹性组件包括弹性钢片和弹性接触球，弹性接触球固定于弹性钢片的下侧，固定组件包括传动机构、导向滑轮机构、钢丝绳和外壳，传动机构包括舵机、相互啮合的不完全齿轮和齿轮、传动轴以及绞盘，舵机通过舵机固定板固定于外壳的内侧，不完全齿轮固定于舵机的输出转轴上，齿轮固定于传动轴上，绞盘通过紧固螺母固定于传动轴上且位于齿轮的一侧，导向滑轮机构包括滑轮、轴、固定板、弹性挡圈，导向滑轮机构通过其固定板固定于外壳的内侧，滑轮的轴向位置由轴的轴肩与弹性挡圈固定，所述钢丝绳的一端与绞盘相连，另一端与弹性钢片相连，且钢丝绳位于滑轮的轮槽之中。
文档编号B62D57/00GK201240437SQ20082004067
公开日2009年5月20日 申请日期2008年7月18日 优先权日2008年7月18日
发明者宋爱国, 崔建伟, 胡相利 申请人:东南大学